CN117055195A - 一种小角度大光圈镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及滤光片，所述第一透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凸面，所述第二透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：f1'>0，f2'<0，f4'>0；0.12<IH/TTL<0.25；‑0.2<f1'/f3'<0.8，‑150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，‑3<f'/f2'<‑1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8。上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到20度至30度，光圈数大于1，实现提供一种小角度大光圈镜头。

Description

一种小角度大光圈镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别涉及一种小角度大光圈镜头。

背景技术

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。

现有的光学镜头，当具有大光圈时，一般具有大广角，而一些特殊的拍摄场景，需要小广角和大光圈，因此，有必要设计一款小广角大光圈的镜头

发明内容

本发明的目的是提供一种小角度大光圈镜头，以解决现有的光学镜头不具有小广角、大光圈两种特性的问题。

本发明提供了一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及滤光片，所述第一透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凸面，所述第二透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f123'为所述第一透镜、所述第二透镜、第三透镜的组合焦距。

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到20度至30度，光圈数大于1，实现提供一种小角度大光圈镜头。

进一步地，所述第一透镜、所述第三透镜的折射率均小于1.60，阿贝数大于40。

进一步地，所述第二透镜、所述第四透镜的折射率大于1.50，阿贝数大于18。

进一步地，所述小角度大光圈镜头的光圈数大于等于1。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-10<SAG11/SAG12<10；

0.5<SAG31/SAG32<5；

-25<SAG41/SAG42<2；

其中，SAG11为所述第一透镜的物侧面的矢高，SAG12为所述第一透镜的像侧面的矢高，SAG31为所述第三透镜的物侧面的矢高，SAG32为所述第三透镜的像侧面的矢高，SAG41为所述第四透镜的物侧面的矢高，SAG42为所述第四透镜的像侧面的矢高。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<Y11/Y21<1.5；

0.7<Y31/Y41<1.3；

其中，Y11为所述第一透镜物侧面的最大有效半径，Y21为该第二透镜物侧面的最大有效半径，Y31为该第三透镜物侧面的最大有效半径，Y41为所述第四透镜像侧面的最大有效半径。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-0.9<R1/R2<-0.2；

2<R3/R4<6.5；

其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<T1/T2<4；

0.4<T3/T4<1.2；

其中，T1为所述第一透镜的中心厚度，T2为所述第二透镜的中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.1<A12/A23<0.3；

0.08<A12/A34<0.2；

其中，A12为所述第一透镜和第二透镜的空气间隔，A23为所述第二透镜和第三透镜的空气间隔，A34为所述第三透镜和第四透镜的空气间隔。

进一步地，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

1<T12/T3<5；

2<T123/T4<5；

其中，T12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合中心厚度，T123为所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的组合中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的小角度大光圈镜头的结构示意图；

图2为图1中的小角度大光圈镜头的多色的衍射调制传递函数曲线图；

图3为图1中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射离焦调制传递函数曲线图；

图4为本发明第二实施例中的小角度大光圈镜头的结构示意图；

图5为图4中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射调制传递函数曲线图；

图6为图4中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射离焦调制传递函数曲线图；

图7为本发明第三实施例中的小角度大光圈镜头的结构示意图；

图8为图7中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射调制传递函数曲线图；

图9为图7中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射离焦调制传递函数曲线图；

图10为本发明第四实施例中的小角度大光圈镜头的结构示意图；

图11为图10中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射调制传递函数曲线图；

图12为图10中的小角度大光圈镜头在可见光特性下的多色的衍射离焦调制传递函数曲线图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明第一实施例提供的一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位STOP、第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14以及滤光片，所述第一透镜11的光轴区域的物侧面111为凸面，像侧面112为凸面，所述第二透镜12的光轴区域的物侧面121为凸面，像侧面122为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f3'<0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜11的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜11至所述第四透镜14的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜11和所述第二透镜12的组合焦距，f123'为所述第一透镜11、所述第二透镜12、第三透镜13的组合焦距。具体的，在本实施例中，所述小角度大光圈镜头的结构参数满足表1，非球面参数满足表2；

表1

表2

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到25度，光圈数为1.2，实现提供一种小角度大光圈镜头。

请参阅图4至图6，本发明第二实施例提供的一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位STOP、第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24以及滤光片，所述第一透镜21的光轴区域的物侧面211为凸面，像侧面212为凸面，所述第二透镜22的光轴区域的物侧面221为凸面，像侧面222为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f3'<0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜21的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜21至所述第四透镜24的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜21和所述第二透镜22的组合焦距，f123'为所述第一透镜21、所述第二透镜22、第三透镜213的组合焦距。具体的，在本实施例中，所述小角度大光圈镜头的结构参数满足表3，非球面参数满足表4；

表3

表4

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到30度，光圈数为1.3，实现提供一种小角度大光圈镜头。

请参阅图7至图9，本发明第三实施例提供的一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位STOP、第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34以及滤光片，所述第一透镜31的光轴区域的物侧面311为凸面，像侧面312为凸面，所述第二透镜32的光轴区域的物侧面321为凸面，像侧面322为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f3'>0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜31的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜31至所述第四透镜34的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜31和所述第二透镜32的组合焦距，f123'为所述第一透镜31、所述第二透镜32、第三透镜313的组合焦距。具体的，在本实施例中，所述小角度大光圈镜头的结构参数满足表5，非球面参数满足表6；

表5

表6

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜31、第二透镜32、第三透镜33、第四透镜34的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到20度，光圈数为1，实现提供一种小角度大光圈镜头。

请参阅图10至图12，本发明第四实施例提供的一种小角度大光圈镜头，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位STOP、第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44以及滤光片，所述第一透镜41的光轴区域的物侧面411为凸面，像侧面412为凸面，所述第二透镜42的光轴区域的物侧面421为凸面，像侧面422为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f3'>0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜41的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜41至所述第四透镜44的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜41和所述第二透镜42的组合焦距，f123'为所述第一透镜41、所述第二透镜42、第三透镜413的组合焦距。具体的，在本实施例中，所述小角度大光圈镜头的结构参数满足表7，非球面参数满足表8；

表7

表8

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜41、第二透镜42、第三透镜43、第四透镜44的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到23度，光圈数为1.15，实现提供一种小角度大光圈镜头。

在本发明的一个实施例中，所述第一透镜、所述第三透镜的折射率均小于1.60，阿贝数大于40。

在本发明的一个实施例中，所述第二透镜、所述第四透镜的折射率大于1.50，阿贝数大于18。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头的光圈数大于等于1。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-10<SAG11/SAG12<10；

0.5<SAG31/SAG32<5；

-25<SAG41/SAG42<2；

其中，SAG11为所述第一透镜的物侧面的矢高，SAG12为所述第一透镜的像侧面的矢高，SAG31为所述第三透镜的物侧面的矢高，SAG32为所述第三透镜的像侧面的矢高，SAG41为所述第四透镜的物侧面的矢高，SAG42为所述第四透镜的像侧面的矢高。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<Y11/Y21<1.5；

0.7<Y31/Y41<1.3；

其中，Y11为所述第一透镜物侧面的最大有效半径，Y21为该第二透镜物侧面的最大有效半径，Y31为该第三透镜物侧面的最大有效半径，Y41为所述第四透镜像侧面的最大有效半径。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-0.9<R1/R2<-0.2；

2<R3/R4<6.5；

其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<T1/T2<4；

0.4<T3/T4<1.2；

其中，T1为所述第一透镜的中心厚度，T2为所述第二透镜的中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.1<A12/A23<0.3；

0.08<A12/A34<0.2；

其中，A12为所述第一透镜和第二透镜的空气间隔，A23为所述第二透镜和第三透镜的空气间隔，A34为所述第三透镜和第四透镜的空气间隔。

在本发明的一个实施例中，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

1<T12/T3<5；

2<T123/T4<5；

其中，T12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合中心厚度，T123为所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的组合中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。

上述小角度大光圈镜头，通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的结构和参数的设置，使得产品的视场角能够达到20-30度，光圈数为大于1，实现提供一种小角度大光圈镜头。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小角度大光圈镜头，其特征在于，包括从物侧至像侧并且顺沿光轴方向依次排列的光圈挡位、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及滤光片，所述第一透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凸面，所述第二透镜的光轴区域的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述小角度大光圈镜头满足以下关系式：

f1'>0，f2'<0，f4'>0；

0.12<IH/TTL<0.25；

-0.2<f1'/f3'<0.8，-150<f3'/f4'<50，1<f'/f1'<2，-3<f'/f2'<-1，0.3<f'/f12'<1，0.2<f123'/f4'<1.8；

其中，f'为所述小角度大光圈镜头的焦距，TTL为所述第一透镜的物侧面到像面之间的距离，IH为所述小角度大光圈镜头的半像高，所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1'、f2'、f3'、f4'，f12'为所述第一透镜和所述第二透镜的组合焦距，f123'为所述第一透镜、所述第二透镜、第三透镜的组合焦距。

2.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第三透镜的折射率均小于1.60，阿贝数大于40。

3.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述第二透镜、所述第四透镜的折射率大于1.50，阿贝数大于18。

4.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头的光圈数大于等于1。

5.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-10<SAG11/SAG12<10；

0.5<SAG31/SAG32<5；

-25<SAG41/SAG42<2；

其中，SAG11为所述第一透镜的物侧面的矢高，SAG12为所述第一透镜的像侧面的矢高，SAG31为所述第三透镜的物侧面的矢高，SAG32为所述第三透镜的像侧面的矢高，SAG41为所述第四透镜的物侧面的矢高，SAG42为所述第四透镜的像侧面的矢高。

6.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<Y11/Y21<1.5；

0.7<Y31/Y41<1.3；

其中，Y11为所述第一透镜物侧面的最大有效半径，Y21为该第二透镜物侧面的最大有效半径，Y31为该第三透镜物侧面的最大有效半径，Y41为所述第四透镜像侧面的最大有效半径。

7.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

-0.9<R1/R2<-0.2；

2<R3/R4<6.5；

其中，R1为第一透镜物侧面的曲率半径，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，R3为第二透镜物侧面的曲率半径，R4为第二透镜像侧面的曲率半径。

8.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.9<T1/T2<4；

0.4<T3/T4<1.2；

其中，T1为所述第一透镜的中心厚度，T2为所述第二透镜的中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。

9.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

0.1<A12/A23<0.3；

0.08<A12/A34<0.2；

其中，A12为所述第一透镜和第二透镜的空气间隔，A23为所述第二透镜和第三透镜的空气间隔，A34为所述第三透镜和第四透镜的空气间隔。

10.根据权利要求1所述的小角度大光圈镜头，其特征在于，所述小角度大光圈镜头还满足以下关系式：

1<T12/T3<5；

2<T123/T4<5；

其中，T12为所述第一透镜和所述第二透镜的组合中心厚度，T123为所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的组合中心厚度，T3为所述第三透镜的中心厚度，T4为所述第四透镜的中心厚度。